(57)【要約】【課題】  加熱により改質された所望の物性を有する響板を、精度良く製造することができる響板の製造装置を提供する。【解決手段】  本発明による響板の製造装置は、響板８の素材となる木質の響板材１の湿度を予備調整する予備調湿手段と、予備調湿された響板材１を収納する加熱室２と、加熱室２内の響板材１の表面側および裏面側にそれぞれ配置され、響板材１を加熱する第１および第２ヒータ５ａ、５ｂと、響板材１の表面および裏面温度Ｔ１、Ｔ２をそれぞれ検出する第１および第２温度センサ６ａ、６ｂと、検出された響板材１の表面および裏面温度Ｔ１、Ｔ２がそれぞれ第１および第２所定温度ＴＲＥＦ１、ＴＲＥＦ２になるように、第１および第２ヒータ５ａ、５ｂをそれぞれ制御する制御手段７と、を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アコースティックな楽器に用いられ、振動することにより楽音を発生させる木質の響板を製造する響板の製造装置であって、
前記響板の素材となる木質の響板材の湿度を予備調整する予備調湿手段と、
当該予備調湿された響板材を収納する加熱室と、
当該加熱室内の前記響板材の表面側および裏面側にそれぞれ配置され、当該響板材を加熱する第１ヒータおよび第２ヒータと、
前記響板材の表面温度および裏面温度をそれぞれ検出する第１温度センサおよび第２温度センサと、
当該検出された響板材の表面温度および裏面温度がそれぞれ第１所定温度および第２所定温度になるように、前記第１ヒータおよび前記第２ヒータをそれぞれ制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする響板の製造装置。
【請求項２】
前記加熱された響板材を冷却する冷却手段と、
当該冷却手段により冷却された響板材を、当該響板材の少なくとも外表面付近に圧縮の内部応力が残留するように調湿する調湿手段と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の響板の製造装置。
【請求項３】
前記第１所定温度および前記第２所定温度が、互いに異なることを特徴とする、請求項１または２に記載の響板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アコースティックなピアノや、バイオリン、ギターなどの楽器に用いられる木質の響板を製造する響板の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、響板の製造方法として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この製造方法では、未加工や成形加工後のメープルなどの木質材を、温度１２０〜２００℃、および圧力０.２〜１.６ＭＰａの高圧水蒸気が満たされたオートクレーブ内に、１〜６０分間、放置することによって、響板が製造される。このような高圧水蒸気処理により、響板材が改質される結果、響板材のヤング率の増大や、損失正接の低下、密度の低下などを達成し、音響変換効率を増大させることによって、振動特性に優れた響板を製造するようにしている。
【０００３】
しかし、上記の製造方法では、所定の温度および圧力の条件の高圧水蒸気中に響板材を所定の時間、放置するにすぎないため、響板材の全体的な温度調整しか行えないとともに、響板材の実際の温度をきめ細かく制御することができない。このため、響板材の実際の温度を適正な温度に制御できず、加熱により改質された響板材の物性を精度良く得ることができない。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、加熱により改質された所望の物性を有する響板を、精度良く製造することができる響板の製造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【特許文献１】特許第３５６２５１７号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、アコースティックな楽器に用いられ、振動することにより楽音を発生させる木質の響板を製造する響板の製造装置であって、響板の素材となる木質の響板材の湿度を予備調整する予備調湿手段と、予備調湿された響板材を収納する加熱室と、加熱室内の響板材の表面側および裏面側にそれぞれ配置され、響板材を加熱する第１ヒータおよび第２ヒータと、響板材の表面温度および裏面温度をそれぞれ検出する第１温度センサおよび第２温度センサと、検出された響板材の表面温度および裏面温度がそれぞれ第１所定温度および第２所定温度になるように、第１ヒータおよび第２ヒータをそれぞれ制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
この響板の製造装置によれば、予備調湿された響板材が、加熱室内の第１ヒータおよび第２ヒータにより加熱処理される。この加熱により、響板材を構成するセルロースの結晶化度が増大することによって、ヤング率が増大するとともに、平衡含水率が低下し、吸湿性が低下する。これにより、響板材の乾湿による膨張・収縮の度合い（以下「膨張収縮率」という）を減少させることができ、その結果、響板の寸法安定性を向上させることができる。
【０００８】
また、上述の響板の製造装置によれば、響板材の表面温度および裏面温度が、第１および第２温度センサによってそれぞれ検出され、検出されたこれらの表面温度および裏面温度がそれぞれ第１および第２所定温度になるように、制御手段により第１および第２ヒータがそれぞれ制御される。このように、検出された実際の表面温度および裏面温度を、第１および第２所定温度になるように互いに独立してきめ細かく制御できるので、加熱により改質された所望の物性を有する響板を、精度良く製造することができる。  
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の響板の製造装置において、加熱された響板材を冷却する冷却手段と、冷却手段により冷却された響板材を、響板材の少なくとも外表面付近に圧縮の内部応力が残留するように調湿する調湿手段と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、加熱処理され、全乾状態にある響板材を、冷却手段で冷却した後、調湿する。この調湿処理により、水分は、響板材の表面から浸入するが、響板材の内部までは均一にならない。したがって、響板材の内部に、水分傾斜が生じ、その水分傾斜に応じて膨張率が異なるため、響板材の少なくとも外表面付近に、圧縮の内部応力が残留する。この圧縮の内部応力によって、響板の外表面付近に存在する微細な傷が引張り応力によって成長することが防止され、響板を割れにくくすることができる。その結果、従来の響板と比較し、響板の音響特性が良好に維持されることで、楽器の良好な音質や音量を確保することができる。また、響板が割れにくくなることで、響板の交換や修理にかかるメンテナンスコストを削減することができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の響板の製造装置において、第１所定温度および第２所定温度が、互いに異なることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、響板材の表面および裏面を互いに異なる温度で加熱することによって、響板材の表裏間において、セルロースの結晶化度を異ならせ、それに応じて吸湿性および膨張収縮率を異ならせることができる。それにより、例えば、複数の響板材を接合することでアコースティックなピアノの響板を作製する際に、第１所定温度をより低い値に設定することによって、響板の駒を取り付けた表面側が凸状に湾曲するいわゆる「むくり」を、容易にかつ安定して形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１および図２は、本発明の一実施形態によるグランドピアノの響板８（図９参照）の製造装置のうちの加熱装置１１を示している。
【００１４】
この響板８は、複数の響板材１を接合することによって、作製されるものであり、押鍵によって弦が打弦されることで、振動し、楽音を発生させる。
【００１５】
上記の加熱装置１１は、平らなボックス状の加熱室２と、加熱室２内に水平に設けられ、響板材１が載せられるメッシュベルト４と、響板材１を加熱する複数の第１ヒータ５ａおよび複数の第２ヒータ５ｂと、響板材１の表面温度Ｔ１および裏面温度Ｔ２をそれぞれ検出する第１温度センサ６ａおよび第２温度センサ６ｂと、第１ヒータ５ａおよび第２ヒータ５ｂを制御する制御装置７を備えている。
【００１６】
複数の第１および第２ヒータ５ａ、５ｂはそれぞれ、メッシュベルト４の上下に、それと間隔を隔てて、その長さ方向に沿って並ぶように、等間隔に配置されている。第１および第２ヒータ５ａ、５ｂは、例えばＯＮ／ＯＦＦによって作動する遠赤外線ヒータで構成されている。
【００１７】
第１および第２温度センサ６ａ、６ｂは、それぞれ響板材１の表面および裏面の中央に、直接、取り付けられている。第１および第２温度センサ６ａ、６ｂはそれぞれ、例えば熱電対で構成されており、響板材１の表面温度Ｔ１および裏面温度Ｔ２を検出し、その検出信号を制御装置７に出力する。
【００１８】
制御装置７は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路を備えたマイクロコンピュータで構成されている。図２に示すように、制御装置７は、第１および第２温度センサ６ａ、６ｂから出力された表面温度Ｔ１および裏面温度Ｔ２に応じて、第１および第２ヒータ５ａ、５ｂを、後述するように制御する。
【００１９】
以上の加熱装置１１の他に、響板８の製造装置は、図示しないが、響板材１の湿度を予備調整するための予備調湿装置や、響板材１を冷却するための冷却装置などを備えている。
【００２０】
以下、上述した構成の製造装置による、響板８の製造方法を詳細に説明する。図３は、その製造工程の全体の流れを示している。
【００２１】
最初のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、複数の響板材１を予備調湿する（予備調湿工程）。響板材１は、スプルスなどから成る無垢の柾目材で構成され、図４に示すように、例えば、長さＬ＝１５００ｍｍ、幅Ｗ＝１００〜１５０ｍｍ、および厚さＴ＝１１ｍｍを標準とする長尺状のものである。
【００２２】
この響板材１の予備調湿は、スプルスなどの原木を板状に切り出した後、予備調湿装置の予備調湿室（図示せず）に入れ、所定の温度（例えば５０〜１００℃）および湿度（例えば３０〜９０％）の条件で強制乾燥することによって行われる。その結果、響板材１は、例えば１０％以下の所定の含水率に調整される。
【００２３】
次に、ステップ２において、ステップ１で調湿された複数の響板材１を加熱する（加熱工程）。この加熱工程では、複数の響板材１（図１には１つのみ図示）を、それらの長さ方向が複数の第１および第２ヒータ５ａ、５ｂの並び方向に合致するように、メッシュベルト４上に並べ、加熱室２を閉じた後、複数の響板材１を第１および第２ヒータ５ａ、５ｂで所定時間、加熱する。この所定時間は、例えば３０分〜３０時間であり、本実施形態では２５時間に設定されている。
【００２４】
図５は、第１および第２ヒータ５ａ、５ｂによる加熱を制御するために、制御装置７によって実行される加熱制御処理を示すフローチャートである。本処理は、所定時間（例えば０．１秒）ごとに繰り返し実行される。本処理では、まずステップ１１〜１４において第１ヒータ５ａを制御する。
【００２５】
そのステップ１１では、第１センサ６ａで検出された表面温度Ｔ１が、第１所定温度ＴＲＥＦ１（例えば１０５〜２００℃）からヒステリシスに相当する所定値ΔＴ（例えば２°）を差し引いた温度（ＴＲＥＦ１−ΔＴ）よりも低いか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、第１ヒータ５ａを作動（ＯＮ）させた（ステップ１２）後、後述するステップ１５に進む。
【００２６】
一方、ステップ１１の判別結果がＮＯのときには、ステップ１３において、表面温度Ｔ１が、第１所定温度ＴＲＥＦ１に所定値ΔＴを加えた温度（ＴＲＥＦ１＋ΔＴ）よりも高いか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、第１ヒータ５ａを停止（ＯＦＦ）させた（ステップ１４）後、ステップ１５に進む。
【００２７】
ステップ１３の判別結果がＮＯのときには、直接、ステップ１５に進む。
【００２８】
以上のような第１ヒータ５ａの制御により、第１温度センサ６ａで検出された表面温度Ｔ１が、第１所定温度ＴＲＥＦ１になるように制御される。
【００２９】
また、表面温度Ｔ１が（ＴＲＥＦ１−ΔＴ）≦Ｔ１≦（ＴＲＥＦ１＋ΔＴ）の範囲にあるときには（ステップ１３：ＮＯ）、第１ヒータ５ａの直前のＯＮ／ＯＦＦ状態が維持されることによって、第１ヒータ５ａのＯＮ／ＯＦＦの頻繁な切替えが防止される。
【００３０】
次に、ステップ１５〜１８において、第２ヒータ５ｂを制御する。
【００３１】
そのステップ１５では、第２センサ６ｂで検出された裏面温度Ｔ２が、第１所定温度ＴＲＥＦ１と同じ第２所定温度ＴＲＥＦ２（例えば１０５〜２００℃）から所定値ΔＴを差し引いた温度（ＴＲＥＦ２−ΔＴ）よりも低いか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、第２ヒータ５ｂを作動させた（ステップ１６）後、本処理を終了する。
【００３２】
一方、ステップ１５の判別結果がＮＯのときには、ステップ１７において、裏面温度Ｔ２が、第２所定温度ＴＲＥＦ２に所定値ΔＴを加えた温度（ＴＲＥＦ２＋ΔＴ）よりも高いか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、第２ヒータ５ｂを停止させた（ステップ１８）後、本処理を終了する。
【００３３】
ステップ１７の判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。
【００３４】
以上のような第２ヒータ５ｂの制御により、第２温度センサ６ｂで検出された裏面温度Ｔ２が、第２所定温度ＴＲＥＦ２になるように制御される。
【００３５】
また、裏面温度Ｔ２が（ＴＲＥＦ２−ΔＴ）≦Ｔ２≦（ＴＲＥＦ２＋ΔＴ）の範囲にあるときには（ステップ１７：ＮＯ）、第２ヒータ５ｂの直前のＯＮ／ＯＦＦ状態が維持されることによって、第２ヒータ５ｂのＯＮ／ＯＦＦの頻繁な切替えが防止される。
【００３６】
図３に戻り、ステップ３において、加熱された響板材１を冷却装置の冷却室（図示せず）に入れ、所定の温度（例えば２０℃）および湿度（例えば５０％）の条件で冷却する（冷却工程）。響板材１は、前述した加熱処理により、その含水率が０％であるいわゆる全乾状態になっている。
【００３７】
次に、ステップ４において、冷却処理された響板材１を使用環境に応じた含水率になるように調湿する（調湿工程）。この場合、水分は響板材１の表面から浸入するが、内部までは均一にならない。したがって、響板材１の内部に、水分傾斜が生じ、この水分傾斜に応じて膨張率が異なるため、響板材の外表面付近は吸湿によって膨張する一方、それ以外の内側の部分は、全乾状態にほぼ維持されるため、依然として収縮を維持しようとする。その結果、響板材の内部の水分傾斜による膨張差によって、外表面付近の膨張が内側の部分によって拘束されるため、外表面付近に圧縮の内部応力が残留し、内側の部分には引張りの内部応力が残留する。
【００３８】
次に、ステップ５において、冷却した複数の響板材１を幅はぎ接合することによって、響板８を組み立てる（響板組立工程）。具体的には、図６に示すように、響板材１の長さを適当に整えた後、複数の響板材１を幅はぎ接合するとともに、その外周部を切り取ることにより、図７に示すような、グランドピアノの外形に合致した所定の形状の響板８が切り出される。
【００３９】
次に、ステップ６において、響板８の裏面に複数の響棒９を接合し、取り付ける（響棒取付工程）。これらの響棒９は、スプルスなどから成る無垢の木質材を加工したものであり、図８に示すように、響板８に取り付ける前の状態では、その取付面９ａは平らになっている。また、響棒９は、響板材１の延び方向に対してほぼ直角な方向、すなわち響板材１の木目と直交する方向に沿って延びるように、響板８に取り付けられる。
【００４０】
最後に、ステップ７において、響棒９を取り付けた響板８を加湿室（図示せず）に入れ、所定の温度（例えば２０℃）および湿度（例えば６０％）で加湿し、その含水率を所定値まで上昇させる（加湿工程）。これにより、響板８が吸湿によって膨張する一方、裏面側ではその膨張が響棒９によって拘束されるため、表裏面間の膨張差によって、響板８に表面側が凸状のむくりが形成される。これにより、図９および図１０に示すような響板８が完成する。
【００４１】
以上のように、本実施形態の響板の製造装置によれば、前述した加熱処理により、響板材１を構成するセルロースの結晶化が増大することによって、響板材１の乾湿による膨張収縮率を減少させることができ、その結果、響板８の寸法安定性を向上させることができる。
【００４２】
また、響板材１を加熱処理する際、検出された表面温度Ｔ１および裏面温度Ｔ２が、それぞれ第１所定温度ＴＲＥＦ１および第２所定温度ＴＲＥＦ２になるように、第１および第２ヒータ５ａ、５ｂを互いに独立して制御する。それにより、響板材１の表面温度Ｔ１および裏面温度Ｔ２をきめ細かく制御でき、したがって、加熱により改質された所望の物性を有する響板８を、精度良く製造することができる。
【００４３】
また、加熱処理された響板材１を冷却・調湿処理することで、響板材１の外表面付近に残留する圧縮の内部応力によって、響板材１の外表面付近に存在する微細な傷が引張り応力によって成長することが防止され、響板８が割れにくくなる。これにより、響板８の音響特性が良好に維持され、グランドピアノの良好な音質や音量を確保できるとともに、響板８の交換や修理にかかるメンテナンスコストを削減することができる。
【００４４】
なお、上述した実施形態の加熱制御処理では、響板材１の表面温度Ｔ１および裏面温度Ｔ２の目標温度である第１所定温度ＴＲＥＦ１および第２所定温度ＴＲＥＦ２を、互いに同じ温度に設定しているが、例えば、第２所定温度ＴＲＥＦ２を、第１所定温度ＴＲＥＦ１よりも、１０°程度、低い温度に設定することで、響板材１の表面側の乾湿による膨張収縮率をより大きくしてもよい。その結果、むくりを形成する際、響板８を加湿したときに、響板８を表面側に凸に反りやすくすることができ、むくりを短時間で効率良く形成することができる。さらには、膨張収縮率が、響板８の表裏間で異なることと、響板８全体としては低下していることから、外気の湿度などが変化しても、むくりが変形しにくくなり、安定性に優れたむくりを得ることができる。
【００４５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、加熱処理後の冷却・調湿処理によって、響板材１の外表面付近に圧縮の内部応力が残留し、内側の部分に引張りの内部応力が残留するようにしているが、響板材１の全体に圧縮の内部応力が残留するようにしてもよい。
【００４６】
また、実施形態は、本発明をグランドピアノの響板の製造に適用した例であるが、これに限定されることなく、アップライトピアノ、バイオリンやギターなど、他の楽器の響板に適用することが可能である。その他、細部の構成を本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】響板の製造装置のうちの加熱装置を模式的に示す図である。
【図２】加熱装置の制御関係の構成を示す図である。
【図３】響板の製造工程の流れを示す図である。
【図４】響板材の斜視図である。
【図５】図４の制御装置で実行される加熱制御処理を示すフローチャートである。
【図６】複数の響板材を幅はぎ接合した状態の平面図である。
【図７】幅はぎ接合した複数の響板材から切り出された後の響板の平面図である。
【図８】響棒の取付工程を説明するための平面図である。
【図９】製造された響板を示す平面図である。
【図１０】図９の線Ａ―Ａ’に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  響板材
２  加熱室
５ａ  第１ヒータ
５ｂ  第２ヒータ
６ａ  第１温度センサ
６ｂ  第２温度センサ
７  制御装置（制御手段）
８  響板
Ｔ１  表面温度
Ｔ２  裏面温度
ＴＲＥＦ１  第１所定温度
ＴＲＥＦ２  第２所定温度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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